结构生物化学/DNA重组技术/设计基因
一个典型的基因设计周期从定义一个目标蛋白开始。从那里开始，科学家使用基因设计器计算机程序，输入来自各种来源的信息，例如功能表征数据、序列比对或与所需蛋白质相关的 3D 结构信息。二级结构信息被注释，活性域中的氨基酸（例如 - 参与配体结合位点、暴露于水或形成晶体接触）被标记，并生成多个氨基酸序列变体。下一步是将设计好的氨基酸序列反翻译成核酸序列。该程序将根据用户输入的定义标准生成优化的核酸序列，例如高度表达蛋白的密码子优化、抑制强 mRNA 结构形成元件以及避免不必要的限制性位点。最后，输出完整基因的序列。采用这种新的蛋白质设计方法，可以更快地测试异源表达的蛋白质，并将失败率降到最低。
基因/蛋白质设计目前正在被用于许多重要的应用，包括
1. 免疫毒素 - 由抗体基因和毒素基因组成的嵌合蛋白，可用于杀死被抗体识别的细胞
2. 合成疫苗 - 重组 DNA 以创建病毒的非感染性衣壳蛋白
3. 自然界中不存在的全新基因和蛋白质
4. 新的酶
5. 新药
6. 疟疾、炭疽、HIV、阿尔茨海默病和各种癌症的疾病研究